コードクローンに対する一貫性のない変更に起因する欠陥の検出

Department of Computer Science, Graduate School of Information Science & Technology,Osaka University

コードクローンに対する一貫性のない変更に起因する欠陥の検出

井上研究室博士前期課程２年

Yii Yong Lee

Department of Computer Science, Graduate School of Information Science & Technology, Osaka University

修士論文発表会 2008/02/15

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概要

複製されたソースコード片の間で識別子の変更による不整合を検出し、欠陥の候補として提示する手法を提案

発表構成研究背景研究動機と目的提案手法評価実験まとめと今後の課題


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コードクローン

ソースコード中に存在する、同一または類似したコード片を持つコード片

コードの再利用のために、コピーアンドペーストにより生成

クローンペアコード片

コード片

コード片

ソースファイル



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再利用の際に発生する不整合

コピーアンドペーストによる再利用の手順実装したい機能と似ているコードを複製するそのコードを編集する

修正の不整合による欠陥を招く原因となるコードクローンとなっているコード片に識別子

の名称の修正を行う修正漏れにより不整合が発生


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欠陥の作り込み例File: Linux-2.6.6/drivers/pci/hotplug/shpchp_ctrl.c

1497: rc = p_slot->hpc_ops->check_cmd_status(ctrl);1498: if (rc) {1499: err("%s: Failed to enable slot, error　　　　　　　　　 code(%d)\n", __FUNCTION__, rc); .....1501: up(&ctrl->crit_sect);1502: return rc; 1503: } ......

1573: retval= p_slot->hpc_ops->check_cmd_status(ctrl);1574: if (retval) {1575: err("%s: Failed to disable slot, error 　　　　　　　　　 code(%d)\n", __FUNCTION__, rc);1576:1577: up(&ctrl->crit_sect);1578: return retval; 1579: }

Retval に変更すべき

コード片 1

コード片 2


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研究動機と目的

大規模ソフトウェアにはコードクローンが多く存在する Linux ファイルシステムの１２％のコードはクローンと

なっている修正漏れによる欠陥は実際のシステムに多く存在し

ている大量のソースコードを精査するには労力がかかる

一貫性のない識別子の修正による欠陥を検出特定の範囲のみコードを精査大規模ソフトウェアに適用できる


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提案手法

クローン検出ツール

クローン位置情報ファイル

字句解析マッピング

解析


クローンペアの

トークン列

修正の不整合

欠陥候補

メトリクス計算

不整合のフィルタリ

ング

欠陥候補の絞り込み

クローン検出ツールを用いてソースファイルに存在するコー

ドクローンを検出

検出されたコードクローンをトークンに分割クローンペア間で対応する識別

子のマッピングを行い、識別子間の不整合を検出

メトリクスを用いて欠陥の可能性が低い不整合を取り除く

不整合が検出された識別子を欠陥候補として出力


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字句解析127: o_count = v_count;128: o_var = variables;129:130: v_count += STORE_INCR;131: variables = (char **) malloc (v_count*sizeof(char *));132:133: for (indx = 3; indx < o_count; indx++)134: variables[indx] = o_var[indx];135:136: for (; indx < v_count; indx++)137: variables[indx] = NULL; 　　　 ......

161: o_count = a_count;162: o_ary = arrays;163:164: a_count += STORE_INCR;165: arrays = (char **) malloc (a_count*sizeof(char *));166:167: for (indx = 1; indx < o_count; indx++)168: variables[indx] = o_ary[indx];169:170: for (; indx < v_count; indx++)171: lists[indx] = NULL;

;o_var varse=

o_count = ;v_count

+= STORE_INCRv_count

( char ) (**varse = malloc v_count * sizeof ( )char * ) ;

for indx( )= 1 ; indx < o_count ; indx ++

varse ][ indx = o_var ][ indx ;

for ( ); indx < v_count ; indx ++

varse ][ indx = NULL ;

;o_ary arrays=

o_count = ;a_count

+= STORE_INCRa_count

( char ) (**arrays = malloc a_count * sizeof ( )char * ) ;

for indx( )= 1 ; indx < o_count ; indx ++

varse ][ indx = o_ary ][ indx ;

for ( ); indx < v_count ; indx ++

lists ][ indx = NULL ;


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マッピング解析

;o_var varse=o_count = ;v_count += STORE_INCRv_count ( char )**varse =; ・・・・・・

コード片１

;o_ary arrays=o_count = ;a_count += STORE_INCRa_count ( char )**arrays =; ・・・・・・

コード片２

コード片１コード片２回数

varse arrays 2

lists 1

varse 1

v_count a_count 4

v_count 1

o_count o_count 2

o_var o_ary 2

識別子変更テーブル

一貫性のある修正

一貫性のない修正　＝　不整合


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欠陥候補の絞り込み

全ての不整合は必ずしも欠陥ではない 2 つの可能性がある

修正漏れによる欠陥である場合意図的に変更されていない場合

メトリクスを用いて修正漏れによる欠陥の可能性の度合を数値化するUnchangedRatioConflict


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UnchangedRatio

クローンとなっているコード片にある識別子の変更されていない比率仮定：識別子がほとんどの箇所で変えられて、あるいくつかの箇

所だけで変えられていない場合、変えられていない識別子は大抵の場合、欠陥である

UnchangedRatio が０に近い場合、変更されていない識別子は欠陥の有力な候補となる変更漏れの可能性が高い

UnchangedRatio が０、または１の場合、不整合が発生しないことを示す UnchangedRatio=0 の時、全ての識別子が変更されている UnchangedRatio=1 の時、全ての識別子が変更されていない

NumOfUnchangedIDUnchangedRatio = TotalNumOfID


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UnchangedRatio の計算例

v_count の UnchangedRatio は 0.20 となるこの変数名は 5 回出現しているコード片２で１回変更されていない

コード片１コード片２回数 UnchangedRatio

v_counta_count 4

0.20v_count 1

varse

arrays 2

0.25lists 1

varse 1


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Conflict

元の識別子と異なる複数の識別子に対応する場合 : Conflict = true

機能を実装するために、意図的に複数の識別子の名称に変更する可能性が高い

欠陥の候補から取り除く

コード片１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

コード片２回数 UnchangedRatio Conflict

v_counta_count 4

0.20 Falsev_count 1

varse

arrays 2

0.25 Truelists 1

varse 1


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出力される欠陥候補

コピー元のコード片

コピー先のコード片識別子 UnchangedRatio

コード片１コード片２ v_count 0.20

コード片１コード片２回数 UnchangedRatio Conflict

v_counta_count 4

0.20 Falsev_count 1


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提案手法の実装

対象言語：Ｃと Java ツールの記述言語： Java クローン検出部には既存のコードクローン

検出ツール CCFinder を利用字句解析部は字句解析器生成ツール JFLEX

を用いて構築検出された欠陥候補を可視化するため

に、 GUI で提示


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ツールのＧＵＩ

欠陥候補リスト

識別子変更テーブ

ル

ソースコードビュー


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適用実験

目的：識別子の修正不整合による欠陥を検出できているかを確認

対象： Linux kernel 2.6.6ファイル数 : 6,491LOC: 約 400 万

実験設定クローンの最小トークン数： 30UnchangedRatio の閾値： 0.4


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欠陥候補の検出

arch モジュールでは 87 個、 drivers モジュールでは 120 個の欠陥候補が検出された

欠陥候補を含むクローンの総行数はモジュールの総行数の 0.25 ％未満

モジュールファイル数

総行数欠陥候補数欠陥候補を含むクローンの総行数

Linux-2.6.6/arch 2,355 724,858 87 1,615

Linux-2.6.6/drivers 2,323 2,344,594 120 3,637


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欠陥候補の検証

検証方法： Linux の変更記録や Linux-2.6.6以降のバージョンと確認

修正された欠陥は 3 件欠陥の可能性が高い候補は 5 件僅かなコードを調べることで 8 件もの欠

陥を検出できた

モジュール

証明された欠陥数

可能性の高い欠陥数合計

arch 3 5 87


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まとめと今後の課題

まとめソフトウェアに多く存在しているコードクロー

ンに着目クローンとなっているコード片の間で識別子に

対する修正の不整合を検出する手法を提案修正の不整合を絞り込み、欠陥候補を提示

今後の課題より多くのクローンパターンに適用他の手法との比較

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